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智能水泵控制器的设计与应用

time:2019-10-16

在生产自动化场合和楼宇中,存在着大量的风机、水泵,出于成本考虑,普遍使用按钮、热继电器等作为控制保护元件。热继电器本身存在设计缺陷,重复性差、可靠性低,存在保护隐患,且传统的水泵控制方式存在控制线路复杂、功能单一、后期维护困难等缺陷。因此传统水泵控制明显无法满足信息化和智能化的功能要求。随着微控制器的发展,测量保护技术的成熟,也改变着传统水泵的应用方式,从按钮指示灯到目前的一体式智能控制器的转变。

1 智能水泵控制器的功能

智能控制器需要的功能有:电压、电流、液位(开关或模拟量)的测量功能;过/欠压、相序、过载、欠载(干转)、断相等故障的保护功能;手动/液位的控制功能;水泵运行故障和液位异常的报警功能;水泵运行信息的管理功能;与上位机系统的通讯功能。

 1.1 主控芯片

MCU芯片采用Freescale公司的Coldfire-V1(具有硬件乘法累加MAC单元)架构内核的32位处理器MCF51EM256,时钟频率zui高可达50.33MHz,内置256K的Flash、16K的RAM、3路定时器、3路SCI通讯接口、内置RTC时钟、I2C、SPI、KBI接口等多种资源,片内集成带可编程延迟模块PDB和4个16位SAR型ADC,PDB可以直接控制触发ADC的采样,完成了高精度的电压、电流的交流采样和液位测量,测量精度可以达到0.5级,具有极高的性价比。

  1.2 电压、电流、液位信号采集电路

电压采集电路如图1所示。三相电压Ua、Ub、Uc采用电阻降压的方式,给采样信号加入抬高电压VREF,使交流信号的幅值大于零,便于AD采样。在电路的输出端,MCU芯片的AD输入端加入限压二极管,限制输入电压小于(钳位电压)3.3V,能对MCU芯片的AD采样通道起到很好的保护作用。

 

图1 电压采集电路

     液位信号普遍采集电路如图2所示,当液位传感器为两线制的4-20mA接口时,要求我们的控制器输出一个24VDC电源,安装电阻R22、R45。当液位传感器为三线制的4-20mA接口时,传感器供电由外部开关电源提供,安装电阻R44、R45。当液位传感器为0-10V接口时,安装电阻R44(0Ω)、R45。同理,在液位采集通道处也应加入保护电路。

 

图2 液位信号采集电路

传统水泵的控制方式

    在传统的水泵的控制回路中,通常主回路由断路器,接触器和热继电器组成;控制回路一般由指示灯、仪表、控制按钮、转换开关、热继电器、时间继电器等组成。传统的水泵控制方式内部接线复杂,给检修人员调试设备与查找错误接线带来难度,且功能一般比较单一,智能化改造无法接入系统,增加了后续设备投入。  

智能水泵控制器,集成了水泵控制需要的电气元件,包括电压电流显示、多功能保护继电器、手/自动转换开关、启/停按钮、水位和水泵状态指示等于一体,面柜式安装。在给/排水自动模式下,两泵交替互备,根据水位不同情况,控制方式支持中水位一台水泵运行,高(低)水位两台水泵同时运行。电流保护支持独立开/关设置,支持备用泵只报警不脱扣,满足地下车库、消防栓等消防场所应用。智能型水泵控制器的二次接线图如图3所示。相比于传统方式,其具有接线简单,功能强大,后期升级方便等优点。

 

图3 智能水泵控制器一用一备全压起动液位控制器控制电路图

4 性能比较   

智能型控制器可有效解决传统水泵控制的安全可靠度低、控制箱体尺寸大、能耗高、智能化低、升级难等问题。传统控制箱和智能水泵控制箱体的性能对比如表1所示。

表1 传统控制箱和智能水泵控制箱控制方式性能比较

 

5 应用

地铁、地下车站或桥梁隧道由于渗水或降雨,导致大量的积水,严重影响工作和人们的正常出行,需要定期或不定期抽排水。要求:由两台污水泵实现集水池积水的排放处理;两台污水泵交替排水工作,以防锈蚀卡死;、当前工作的污水泵出现故障时,备用泵能够自动投入;当集水池中水位时一台水泵运行,高水位时两台水泵同时运行;当集水池处于高水位时,水位报警;具有低水位、中水位、高水位、报警、故障指示灯指示。根据要求,设计两台水泵液位控制的安装方式,如图4所示。

简单介绍:
浮球液位控制器,是利用一个磁浮球即可发出多点开关信号的液位控制器。在导管内的不同高度安装有干簧管,当磁浮球随液位变化而上下浮动时,浮球内的磁钢使相应位置上下簧管的触电吸合或断开,发出开关信号,并且具有自保持功能,因而不怕停电,复电后,触点的工作状态仍能如实地反映被测试介质液位的真实情况。开关信号分A类(常开、即动合型)和B类(常闭、即动断型)二种(按照浮子自下而上运动而定),用户按需选用。
详情介绍:



HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器
※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器概述
HQ-UHZ-59/S_UK系列浮球液位控制器输出液位的开关信号。产品与相应的电路配合,可用于石油、化工、纺织、印染、环保、民用建筑等各种敞口或密闭容器的液位控制和报警。
※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器特点
•结构简单、安装方便、工作可靠、维修简易。
•应用范围广泛、可适宜各种介质的液位控制。
※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器结构原理
利用磁性浮子随液位升或降,使传感器检测管内设定位置的干簧管开关动作,发出接点开(关)转换信号。


※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器主要技木参数
•精度:±10mm
•控制高度:300~6000mm
•连接法盖尺寸:DN100,DN80,DN50,PN1.O,PN1.6 (法兰连接)
•防爆标志:隔爆型:ExdIIBT4~6(**于24VDC)
本安型:ExiaIICT4~6
•防爆证号:隔爆型:GYB00331
           本安型:GYB00332 
•控制接点容量:AC220V,1A(阻性)DC24V,0.5A
•控制接点寿命:5x10*次
•控制接点数:1、2、3、4点之间任选(超过4点可在订货时注明)。
出线接口螺纹:M20x1.5内螺纹。
※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器选型标记(表一)
型号 内容
UK-101 单只磁性浮子,1个控制点
UK-102 单只磁性浮子,2个控制点
UK-103 单只磁性浮子,3个控制点
UK-104 单只磁性浮子,4个控制点
UK-10X 单只磁性浮子,X个控制点
UK-202 2只磁性浮子,2个控制点 参照下图
UK-303 3只磁性浮子,3个控制点
UK-404 4只磁性浮子,4个控制点
UK-X0X X只磁性浮子,X个控制点
 

※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器结构形式(法兰连接)


※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器选型标记(表二)


注:*10X为单只磁性浮子,X个控制点(如上,下限控制即为102,如上限、上上限,下限、下下限控制即为104),若X只磁性浮子X个控制点、选型标记应为XOX(如202则表示为2只磁性浮子、2个控制点)

※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器选型举例
测量高位水箱液位,磁性液位控制器为单只浮子,2个控制点,连接法兰为碳钢,量程2000mm,第1控制点高度500mm处常开(上限);第2控制点高度1600处常闭(下限), 常温、常压、普通防水型接线盒。
选型标记:HQ-UHZ-59/S-UK-102-110-2000-500K/1600B-D-1.0。

※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器安装形式



※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器安装、使用和维护
•液位控制器的安装位置,应正确选择在液体波动小、避开或远离液体介质进出口处,减小介质流体对控制器的传感器部分的冲击而产生的影响。
•档圈必须安装牢固,以免测量失灵或磁浮子脱落。
•液位控制器的连接法兰必须与用户的容器法兰配对。
※应用须知
•对液体介质中含有悬浮杂质和亲磁物质的场合会对浮子造成卡阻,因此该场合不宜使用本液澳门皇冠金沙网站。
•对于法兰连接的磁性液位控制器,本厂采用化工部HG20592-20635-97管法兰标准,若采用其他标准或特殊要求可在订货时注明。
•本厂根据用户需要可配套供应液位控制箱和控制柜。

※HQ-UHZ-59/S-UK系列浮球液位控制器订货须知
1、规格型号(参照表一和表二)2、量程范围及控制高度3、工作压力4、工作温度5、材质要求6、特殊要求



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